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高中数学课程教学改革中的数学建模

王亚坤

内蒙古赤峰市元宝山区平庄煤业高级中学,024076

摘要: 高中数学教学改革的重点是培养学生运用数学思想解决实际问题的能力。高中数学教师应充分认识到数学建模思想在课程教学改革中的重要作用,结合高中数学课程的教学大纲、教学条件和高中生的数学学习需要,通过编写一本高质量的数学建模教材,制定以数学建模为基础的教学目标,设计有利于数学建模的教学流程,对数学建模的教学内容进行合理的设计,选择适合数学建模的教学方式,以比赛的形式营造浓厚的数学建模活动氛围,为教学提供必要的保障。
关键词: 高中数学;数学建模
DOI:10.12721/ccn.2023.157036
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高中数学课程改革的重点在于培养学生的数学核心素养。在数学教学中引入数学建模思想,不仅可以提高学生对数学知识的应用能力,还可以培养学生的创新精神与科学精神。本论文立足于高中数学教学改革的大背景,探讨了如何将数学建模思想贯彻到高中数学教学中去,并提出了一些具体的做法,以期给高中数学教师提供一些借鉴。

1准备高质量的数学建模教材

学校应购买知名出版机构出版发行的数学建模教材,有条件的学校可发挥本校数学教师的才智,结合本校学生的数学建模学习需求,开发数学建模校本教材。无论是购买教材还是开发校本教材,都要凸显教材的科学性、创新性、适应性,要以落实立德树人根本任务为目标,以培养学生的创新精神及能力为主线,关注学生的经验、兴趣和个性,重视学生的思维发展。教师要注意数学建模教学与实际生活的联系,精选能够促进学生必备能力发展的教材。

2制订基于数学建模的教学目标

教学目标是教学中师生预期得到的教学、学习结果,它对整个教学活动起到引领、规范、检验等作用。教学目标与教学指导思想之间存在一致性,教学目标是教学指导思想的具体体现。基于数学建模的教学目标旨在培养学生适应终身发展和社会发展需要的必备品格和能力。考虑到学生的个体差异,高中数学教师可将基于数学建模的教学目标分为三个层次。第一层面向全体学生,要求学生能够系统掌握教材中涉及的所有数学模型,扎实掌握数学建模过程和数学模型中的参数意义;第二层面向部分学生,要求学生能够灵活应用所学的数学模型解决实际问题;第三层面向少数学生,要求学生探究较为复杂、陌生的实际问题,创造性地建立数学模型。

基于数学建模的教学目标不是孤立的,而是数学课程教学目标体系中的组成部分,与其他教学目标存在一定的关联性。纵向上,它体现不同学段、不同单元及不同课时之间的衔接性。横向上,不同学习领域(如函数模型、几何模型、数列模型等)的教学目标之间要体现配合性。基于数学建模的教学目标要体现数学学科的特点;要根据数学教材的特点,突出教学重点和难点;要具体、明确、有可操作性;要有难有易;要关注学生的个体差异。

3设计有利于数学建模的教学过程

教学过程是教师、学生相互作用的过程,数学建模活动的开展过程包括准备、实施、检查与评价等阶段。在数学建模过程的准备阶段,教师要做好备课工作,根据课程标准的要求及学校的数学建模教学条件,结合学生的数学建模基础,选择较好的教学方法。要指导学生认真预习数学建模教材,提前了解教材的主要内容、重点与难点。在数学建模过程的实施阶段,教师要根据课程标准及具体的教学内容、学生的实际情况确定教学目标。要灵活采用教学方法,如小组合作法、案例法、探究法等。要根据教学内容的难易程度合理分配教学时间,要及时了解学生掌握数学建模原理、方法的效果,并根据学生的学习效果及时调整教学进度。要与学生积极互动,并鼓励学生之间积极互动,营造良好的课堂氛围。在数学建模过程的检查与评价阶段,教师可通过观察、实际问题测验、数学建模过程展示等方式,考查学生的数学建模思维与实践能力。既要根据数学建模教学目标对学生的学习效果进行评价,又要对学生的学习态度、思想状态进行评价。

4合理制定数学建模教学内容

高中数学建模教学内容应包括数学建模基础理论,集合与常用逻辑用语,函数的概念与性质,一元二次函数、方程和不等式,指数函数与对数函数,三角函数等知识,还要包括数学建模实际应用、数学建模比赛知识等。教师应在向学生讲解数学建模教材中主要知识的基础上,根据学生的兴趣爱好,灵活增加教学内容,激发学生学习数学建模知识的兴趣。

5选择适用于数学建模的教学方法

在数学建模活动开展过程中,教师应采用有效的教学方法,如采用情境教学法吸引学生的学习注意力,采用问题探究法深化学生的学习体验,采用小组学习法引导学生交流互动,采用迁移法帮助学生灵活应用所学知识。

(1)情境教学法是教师遵循学生的认知及情感发展规律,创设教学情境,如登山、工厂进货、公交车发车时间调配等,引导学生在情境中学习数学建模方法。采用情境教学法要求教师利用情境不断激起学生强烈的情感反应,提高学生的教学活动参与度。

(2)采用问题探究法时,教师向学生提出一些问题,让学生通过观察、思考、验证,独立地进行探究,掌握数学建模原理、方法。采用问题探究法开展教学所需时间较多,并且要求学生具备较强的数学建模思维与实践能力,教师要根据学生的学情灵活采用问题探究法。

(3)采用小组学习法时,教师让学生以小组为单位学习、练习数学建模方法。在小组内,学生加强交流与合作,共同对较为复杂、陌生的实际问题进行数学建模,解决问题。

(4)采用迁移法开展教学的过程中,教师遵循知识迁移的相关规律,采取一定方法为新旧知识建立联系的桥梁,引导学生通过知识迁移,利用旧知识学习新知识,快速掌握新知识。

6通过赛事营造浓厚的数学建模活动环境

学校不仅要注重数学建模课堂教学,还应组织丰富多样的课外数学建模活动,如数学建模比赛。数学建模比赛具有竞争性,符合高中生爱挑战、爱表现的性格特征,有利于吸引学生参加,培养学生的创新精神及能力。学校可定期举行数学建模比赛,可借助数学学科文化节为平台组织开展数学建模比赛。比赛应设置多个建模题目供学生选择,涉及经济、交通、管理、生活、环境等多个领域,培养学生运用数学知识解决实际问题的能力。学校可组建数学建模协会(学生数学建模社团),课余时间由数学教师为协会成员开设数学建模专题课,开展数学建模活动,组织学生参加校外举办的数学建模比赛,不断提升数学建模水平。

结语

新课标下,高中数学教学强调培养学生解决实际问题的能力,培养学生的创新精神及能力。数学建模活动的开展有利于发展学生解决问题的能力及创新能力,实现高中数学课程教学目标,教师在教学中应以落实立德树人根本任务为导向,以培养学生的学科核心素养为目标,围绕数学建模进行教学目标、教学内容、教学方法等各项教学改革。学校及教师可通过准备高质量的数学建模教材、制订基于数学建模的教学目标、设计有利于数学建模的教学过程、合理制定数学建模教学内容、选择适用于数学建模的教学方法、通过赛事营造浓厚的数学建模活动环境、提供数学建模教学所需的各项保障等途径,有效开展数学建模活动,让学生掌握数学建模原理及过程,提升数学建模意识及能力,灵活应用数学建模方法解决实际问题。

参考文献

[1]宁菊英.核心素养背景下高中数学教学优化策略[J].亚太教育,2022(13):68-70.

[2]李现勇.区域整体构建高中数学建模校本课程的实践探索[J].数学通报,2022,61(06):21-24+58.